(57)【要約】【課題】  曲げ加工性に優れ、引張強度の強い電気・電子機器用のコネクタ、端子材等、例えば自動車車載用のコネクタや端子材、リレー、スイッチなどに適した銅合金を提供する。【解決手段】Ｓｎを３．０〜１３．０ｍａｓｓ％、Ｐを０．０３〜１．０ｍａｓｓ％含み、残部がＣｕおよび不可避不純物からなり、最終圧延前における、圧延方向に平行な向きの強度、該圧延方向と４５度をなす向きの強度、該圧延方向と垂直な向きの強度について、それぞれの差が３０ＭＰａ以下である銅合金。前記銅合金の製造方法であって、焼鈍、冷間圧延、焼鈍、冷間圧延、焼鈍をこの順で施した後において、最終圧延前における、圧延方向に平行な向きの強度、該圧延方向と４５度をなす向きの強度、該圧延方向と垂直な向きの強度について、それぞれの差を３０ＭＰａ以下とする銅合金の製造方法。【選択図】  なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｓｎを３．０〜１３．０ｍａｓｓ％、Ｐを０．０３〜１．０ｍａｓｓ％含み、残部がＣｕおよび不可避不純物からなり、最終圧延前における、圧延方向に平行な向きの強度、該圧延方向と４５度をなす向きの強度、該圧延方向と垂直な向きの強度について、それぞれの差が３０ＭＰａ以下であることを特徴とする銅合金。
【請求項２】
Ｓｎを３．０〜１３．０ｍａｓｓ％、Ｐを０．０３〜１．０ｍａｓｓ％含み、さらにＡｌ、Ｂ、Ｃａ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｈｆ、Ｍｇ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｔｉ、Ｚｎ、Ｚｒの元素の１つ又は２つ以上を合計で０．０５〜２．０ｍａｓｓ％含み、残部がＣｕおよび不可避不純物からなり、最終圧延前における、圧延方向に平行な向きの強度、該圧延方向と４５度をなす向きの強度、該圧延方向と垂直な向きの強度について、それぞれの差が３０ＭＰａ以下であることを特徴とする銅合金。
【請求項３】
Ｓｎを３．０〜１３．０ｍａｓｓ％、Ｐを０．０３〜１．０ｍａｓｓ％含み、残部がＣｕおよび不可避不純物からなる銅合金の製造方法であって、焼鈍、冷間圧延、焼鈍、冷間圧延、焼鈍をこの順で施した後において最終圧延前における、圧延方向に平行な向きの強度、該圧延方向と４５度をなす向きの強度、該圧延方向と垂直な向きの強度について、それぞれの差を３０ＭＰａ以下とし、その後最終圧延することを特徴とする銅合金の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子電気機器や自動車内配線に用いられるコネクタや端子に好適な強度および曲げ加工性に優れる電子電気機器用銅合金とその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、電子電気機器や自動車内配線の小型化、軽量化、および高密度実装化に対する要求が高まっている。小型化が進めば、コンタクト部分の接点面積が減少し、使用される板厚も薄くなり、従来と同等の信頼性を保つにはより高強度な材料が必要となっている。コネクタ或いは端子などの電子部品に用いられる材料には、高強度であることと曲げ加工性に優れることが強く求められている。金属材料の強度を増加させるため、加工硬化のみでなく、化合物を析出させるか、あるいは再結晶させた銅および銅合金の結晶粒径を微細化することによる強化方法がこれまでにとられてきている。この方法は、加工硬化よりも靭性を損なわずに強度を向上させることができるため、強度と曲げ加工性を両立させることができる。
【０００３】
そこで、析出物または晶出物を主成分とする０．１μｍ以上の径の粒子により結晶粒を微細化して曲げ加工性を向上させた技術がある（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】国際公開第ＷＯ０２／０５３７９０号パンフレット
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、コネクタ等の小型化の進展により高強度と曲げ加工性に高い要求がされており、前記の技術ではこれらすべてを満たすには不充分であった。
そこで本発明の目的は、強度と曲げ加工性ともに優れた新しい電子電気機器用途に最適な銅合金を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明者等は、最終圧延前における、圧延方向に平行な向きの強度、該圧延方向と４５度をなす向きの強度、該圧延方向と垂直な向きの強度について、それぞれの差を規定することにより、上記の要求をほぼ満たすことのできる合金の構成とその製造方法を見出した。
すなわち本発明は、
［１］Ｓｎを３．０〜１３．０ｍａｓｓ％、Ｐを０．０３〜１．０ｍａｓｓ％含み、残部がＣｕおよび不可避不純物からなり、最終圧延前における、圧延方向に平行な向きの強度、該圧延方向と４５度をなす向きの強度、該圧延方向と垂直な向きの強度について、それぞれの差が３０ＭＰａ以下であることを特徴とする銅合金、
［２］Ｓｎを３．０〜１３．０ｍａｓｓ％、Ｐを０．０３〜１．０ｍａｓｓ％含み、さらにＡｌ、Ｂ、Ｃａ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｈｆ、Ｍｇ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｔｉ、Ｚｎ、Ｚｒの元素の１つ又は２つ以上を合計で０．０５〜２．０ｍａｓｓ％含み、残部がＣｕおよび不可避不純物からなり、最終圧延前における、圧延方向に平行な向きの強度、該圧延方向と４５度をなす向きの強度、該圧延方向と垂直な向きの強度について、それぞれの差が３０ＭＰａ以下であることを特徴とする銅合金、
［３］Ｓｎを３．０〜１３．０ｍａｓｓ％、Ｐを０．０５〜１．０ｍａｓｓ％含み、残部がＣｕおよび不可避不純物からなる銅合金の製造方法であって、焼鈍、冷間圧延、焼鈍、冷間圧延、焼鈍をこの順で施した後において最終圧延前における、圧延方向に平行な向きの強度、該圧延方向と４５度をなす向きの強度、該圧延方向と垂直な向きの強度について、それぞれの差を３０ＭＰａ以下とし、その後最終圧延することを特徴とする銅合金の製造方法、
を提供するものである。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の銅合金は、強度、曲げ加工性などに優れるため、電子電気機器部品の小型化および高性能化に対応できる。そして、本発明の銅合金は端子、コネクタ、スイッチなどに好適であるが、その他のリードフレーム、リレーなどの一般導電材料としても好適である。よって産業上顕著な効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下に、本発明の好ましい実施の形態を述べる。
本発明の銅合金は、Ｓｎと、Ｐとその他の添加元素と、残部がＣｕおよび不可避不純物を含むものである。
本発明の銅合金において、Ｓｎの含有量を３．０〜１３．０ｍａｓｓ％に規定する理由は、強度が向上するためである。３．０ｍａｓｓ％未満では固溶強化によって得られる強度が不充分であり、１３．０ｍａｓｓ％を超えると脆性の強いＣｕ−Ｓｎ金属間化合物が形成して加工性を悪化させるという問題が起きる。好ましくは５．０〜１３．０ｍａｓｓ％、より好ましくは７．０〜１１．０ｍａｓｓ％である。
【０００９】
Ｐを０．０３〜１．０ｍａｓｓ％に規定する理由は、強度が向上するためである。０．０３ｍａｓｓ％未満ではその効果が十分に得られず、１．０ｍａｓｓ％を超えると製造加工性が低下するという問題が起きる。Ｐの含有量は、好ましくは０．０７〜０．７ｍａｓｓ％、より好ましくは０．０９〜０．３ｍａｓｓ％である。
【００１０】
本発明の銅合金には、強度を向上する目的で、Ａｌ、Ｂ、Ｃａ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｈｆ、Ｍｇ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｔｉ、Ｚｎ、Ｚｒなどの元素を添加してもよい。これらを添加する場合は、前記元素を１つ又は２つ以上を合計で０．０５〜２．０ｍａｓｓ％含有することにより、優れた諸特性が得られる。前記元素は０．０５ｍａｓｓ％未満では効果が現れず、２．０ｍａｓｓ％を越えて添加すると加工性を劣化させるとともに導電率を低下させるため好ましくない。なお、前記元素を添加する場合、Ｐの含有量は、好ましくは０．０３〜０．３５ｍａｓｓ％、より好ましくは０．０４〜０．２ｍａｓｓ％、さらに好ましくは０．０４〜０．１０である。
【００１１】
本発明の銅合金において、最終圧延前における、圧延方向に平行な向きの強度、該圧延方向と４５度をなす向きの強度、該圧延方向と垂直な向きの強度について、それぞれの差を３０ＭＰａ以下としたのは、曲げ加工性が向上するためである。前記強度の差が３０ＭＰａを超えると、曲げ加工性が悪化して好ましくない。より好ましくは、前記強度の差が２０ＭＰａ以下である。
【００１２】
本発明の銅合金における製造方法の一態様としては、溶解鋳造、均質化熱処理を施し、さらに、冷間圧延と熱処理を繰り返して施す方法がある。この方法で製造した場合の銅合金の、最終圧延前における、圧延方向に平行な向きの強度、該圧延方向と４５度をなす向きの強度、該圧延方向と垂直な向きの強度について、それぞれの差が３０ＭＰａ以下であると、曲げ加工性が向上するため好ましい。前記強度の差が３０ＭＰａを超えると曲げ加工性が劣化する。より好ましくは、前記強度の差が２０ＭＰａ以下である。前記強度の差は小さければ小さいほど望ましい。
【００１３】
前記銅合金は、さらに最終冷間圧延を施した後、歪取り熱処理を施すことが好ましい。
【００１４】
本発明の銅合金の製造方法の好ましい実施態様の一例を挙げると、ＳｎとＰとその他の添加元素と残部がＣｕからなる合金を高周波溶解炉等により溶解して鋳塊を得る。この鋳塊に均質化熱処理を施し徐冷（炉冷）し、面削する。次いで冷間圧延を施し、不活性ガス雰囲気中で５５０〜７５０℃において１〜１０時間の熱処理ｄを行い、徐冷（炉冷）する。さらに４０％以上の圧延加工率で冷間圧延し、不活性ガス雰囲気中で３５０〜５５０℃において１〜１０時間の熱処理ｃを行う。
【００１５】
この熱処理ｃを終えた材料に３０〜８０％の加工率で冷間圧延を行った後に、バッチ式熱処理（「工業加熱  vol.33, No.6 p.39-47」参照）の場合は３００〜５００℃で０．５〜５時間、連続焼鈍熱処理（「工業加熱  vol.28, No.6 p.10-19」参照）の場合は５００〜８５０℃で２〜２００秒の熱処理ｂを行う。この熱処理ｂでは、元の組織の一部又は全部が再結晶する。次いで１０〜７０％の加工率で冷間圧延ａを行った後に、必要であればバッチ式熱処理の場合は１００〜２５０℃で０．５〜５時間、連続焼鈍熱処理の場合は２５０〜６００℃で２〜２００秒の熱処理ａを行う。
【００１６】
熱処理ｂを施した後において、圧延方向に平行な向きの強度、該圧延方向と４５度をなす向きの強度、該圧延方向と垂直な向きの強度について、それぞれの差が３０ＭＰａ以下とすると、曲げ加工性が向上するため好ましい。
【００１７】
上記熱処理ｂで、バッチ式熱処理の場合は、昇温速度が１〜１０℃／分、２００℃までの冷却速度が１〜２０℃／分であることが好ましく、連続焼鈍熱処理の場合は、昇温速度が１〜２００℃／秒、３００℃までの冷却速度が１〜２００℃／秒であることが好ましい。なお、熱処理ａの冷却速度については、おおむね上記冷却速度の範囲内であればよい。
上記の合金製造条件の中で、本発明で規定する、強度の異方性を調節することができるのは、合金組成以外に、熱処理や冷間圧延などの条件であり、これを上記のように規定することにより、目的の銅合金を得ることができる。
【００１８】
本発明の銅合金は、特に限定されるものではないが、例えば、コネクタ、端子、リレー、スイッチ、さらにはリードフレームなどの電子電気機器部品に好適に用いることができる。
【実施例】
【００１９】
以下に、本発明を実施例に基づきさらに詳細に説明するが、本発明はそれらに限定されるものではない。
【００２０】
実施例に示す合金は以下のように作製した。
表１に示すＳｎを３．０〜１３．０ｍａｓｓ％、Ｐを０．０３〜１．０ｍａｓｓ％含む合金を高周波溶解炉により溶解し、これを１０〜３０℃／秒の冷却速度でＤＣ鋳造して厚さ３０ｍｍ、幅１００ｍｍ、長さ１５０ｍｍの鋳塊を得た。
【００２１】
次に、この鋳塊に８００℃で１時間加熱する均質化熱処理を施し徐冷し、両面を面削して酸化皮膜を除去した。次いで冷間圧延を施し、不活性ガス雰囲気中で５５０〜７５０℃において１〜１０時間の熱処理ｄを行い、徐冷した。さらに４０〜８０％の圧延加工率で冷間圧延して厚さ２ｍｍの板材とし、不活性ガス雰囲気中で３５０〜５５０℃において１〜１０時間の熱処理ｃを行った。
【００２２】
この熱処理ｃを終えた材料に３０〜８０％の加工率で冷間圧延を行った後に、バッチ式熱処理の場合は３００〜５００℃で０．５〜５時間、連続焼鈍熱処理の場合は５００〜８５０℃で２〜２００秒の熱処理ｂを行った。この熱処理ｂを施した板材に１０〜７０％の加工率で冷間圧延ａを行った後に、必要に応じてバッチ式熱処理の場合は１００〜２５０℃で０．５〜５時間、連続焼鈍熱処理の場合は２５０〜６００℃で２〜２００秒の熱処理ａを行い、供試材を作製した。
【００２３】
すべての供試材について、熱処理ｂ後（冷間圧延ａを行う前）に強度の異方性を調査した。評価項目の測定方法は以下の通りである。
ａ．強度の異方性
板材から切り出したＪＩＳ-１３Ｂ号試験片をＪＩＳ−Ｚ２２４１に準じて３本測定し、その平均値（ＭＰａ）を測定した。そして、圧延方向と平行に切り出した試験片を「０°」、圧延方向と４５度をなす向きに切り出した試験片を「４５°」、圧延方向と垂直に切り出した試験片を「９０°」として、各角度から切り出した試験片の強度の平均値を求め、その強度差の絶対値の最大値を「強度異方性」と示した。
【００２４】
また、すべての供試材について、引張強度と曲げ加工性を調査した。評価項目の測定方法は以下の通りである。
ｂ．引張強度
板材から圧延方向と平行に切り出した（０°）ＪＩＳ−１３Ｂ号試験片をＪＩＳ−Ｚ２２４１に準じて３本測定し、その平均値（ＭＰａ）で示した。
ｃ．曲げ加工性
板材を板厚０．２ｍｍ、幅１０ｍｍ、長さ２５ｍｍに切出し、圧延垂直方向（ＢＷ）の曲げ試験を行い、曲げ部における割れの有無を光学顕微鏡（５０倍）で観察および走査型電子顕微鏡（２００倍）によりその曲げ加工部位を観察し割れの有無を調査し、Ｒ／ｔの値を測定した。結果を表１に示す。
【００２５】
【表１】
2007291516.tif 000002
【００２６】
表１から、本発明の実施例は、比較例に対して強度の異方性が小さく曲げ加工性に優れたものであった。